为研究煤粒在变压环境下的瓦斯解吸规律,设计了恒温变压动态瓦斯解吸实验系统,进行了不同粒径煤样在不同初始瓦斯压力下的瓦斯变压解吸实验。得到了不同实验条件下的累积瓦斯解吸量随时间的变化关系,建立了变压坏境下煤粒瓦斯解吸量随时间变化的数学模型。实验结果表明：煤粒瓦斯累积解吸量的倒数与时间函数（f（t）=1/tn,0〈n≤1）呈线性关系;...
为了研究煤岩单轴加载过程中的损伤演化规律,对煤岩进行了单轴加载实验,得到了煤岩的应力应变曲线、环向-轴向应变曲线。实验结果表明,煤岩加载过程中环向应变速率随着轴向应变的增加呈现出非线性增加的规律,并在煤岩加载进入软化阶段后达到最大值,它在宏观上反映了煤岩内部裂纹的产生与发展,并与煤岩的损伤演化规律相符。故定义损伤变量为裂纹...
钻屑回填封孔技术是利用现场打钻所得煤屑与水泥按一定比例混合成浆并加入适量添加剂后通过两堵一注囊袋式封孔器进行注浆的一种封孔技术。为了充分利用钻孔过程中产生的煤屑,采用以煤封煤的方式进行封孔以提高封孔的效果,进而提高瓦斯抽采的效果,采用实验室实验和现场试验相结合的方法对钻屑回填封孔技术的使用材料及封孔效果的可靠性进行了分...
研究了聚氨酯、普通水泥、新型钻孔密封材料的微观特性。实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程,利用FEI QuantaTM250环境扫描电子显微镜对聚氨酯、新型密封材料在钻孔周围的微观渗透进行对比分析;利用低场核磁共振设备对普通水泥浆体和新型密封材料浆体的T2分布进行对比分析。结果表明：新型密封材料相比聚氨酯材料有着较好的渗透力,可以有效的消除钻...
随着开采强度的不断加大,煤矿井下岩石摩擦引燃（爆）瓦斯的情况时有发生。通过岩辊渐进摩擦实验研究发现：岩石摩擦的最大闪温与相对摩擦速度的平方根成正比,岩石摩擦产生的热条痕对瓦斯的点燃能力要大于炽热颗粒,且其点火能力与岩石中能够提高表面硬度、避免热条痕磨损的坚硬组分,如石英、岩屑和长石的含量有着密切的正相关关系。另外,顶板岩...
含瓦斯煤体是一种复杂的力学介质,瓦斯气体的存在使煤体的物理力学性质发生改变,对煤体的爆破作用具有积极作用。爆破作用下煤体将发生变形并改变瓦斯气体的赋存状态,这都引起煤体的孔隙率发生相应的改变。在Taylor方法的基础上,利用孔隙率定义含瓦斯煤体爆破损伤变量并确定其损伤演化方程,利用有效应力原理建立了含瓦斯煤体动态本构方程和爆破...
基于等价采高模型和概率积分预计原理分析了固体密实充填全采全充模式在建（构）筑物下浅埋煤层开采的不适应性,分析了建（构）筑物下浅埋煤层开展条带开采固体充填的必要性。在此基础上提出了建（构）筑物下浅埋煤层条带开采固体充填设计原则和沉陷定量控制设计方法。最后将条带开采固体充填设计方法用于某浅埋煤层开采取得了良好的效果。
为提高冲击地压预测精度,有效预防冲击地压灾害,将地应力场反演技术用于冲击危险性评价,并以评价结果为依据指导现场冲击地压防治。研究结果表明：基于地应力实测及地应力场反演结果,回采面可以划定A、B、C 3个冲击危险区域,并计算得出其最大应力集中系数分别为1.56、1.44、1.78;综合考虑煤岩内在属性、应力环境、开采条件及地质条件等多个影响...
为了研究近水平露天煤矿采用拉斗铲倒堆剥离工艺的基本参数,分析了拉斗铲作业的基本参数,建立了计算公式,基于基本参数推导出拉斗铲的年有效生产能力。根据黑岱沟露天煤矿的基本情况,对其拉斗铲倒堆工艺参数进行了研究和评价。结果表明：拉斗铲的年有效生产能力与回转角之间符合二次函数关系,回转角与开采条带宽度和有效挖掘时间等多个参数存在...
为了减小沿空留巷巷道的变形量,确定巷旁充填体支护阻力大小,通过理论计算确定关键块的长度和沿空留巷时支柱所需的切顶阻力。采用数值模拟软件建立关键块顶板的力学模型,分析巷道围岩变形及应力分布特征,分析应力变化与关键块断裂存在的关系。结果表明：根据煤矿的坚硬顶板条件以及大结构中关键块的断裂位置及特征,选择0.6 MPa的支护切顶阻力在...
查干淖尔一号煤矿极弱胶结地层工程地质条件复杂,巷道围岩变形破坏严重,基于岩石力学基本实验对围岩的矿物成分、微观结构和物理力学性质进行分析,结合巷道围岩变形破坏特征,揭示了极弱胶结地层围岩发生变形破坏的内在和外在原因。通过FLAC3D模拟巷道变形特征的影响规律,结果表明：选择接近曲面形状的巷道稳定性相对较好,及时动态掌握侧压力系数...
为提高井下避难硐室的防烟能力,提出了一种避难硐室防烟体系。该防烟体系由避难硐室前的正压送风前室和一段具有排烟能力的巷道构成,通过前室送风风流的阻挡和巷道内的排烟共同作用,以阻挡烟气进入硐室。采用小尺寸模型实验和数值模拟方法验证了该体系的可行性,并通过改变正压前室顶部送风口的风速,探讨了其对正压前室防烟和排烟巷道中排烟效果...
针对马堡煤矿8204综采工作面邻近层瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯频繁超限的问题,实测分析了8204综采面瓦斯涌出特征,针对性的提出顶板大直径走向长钻孔瓦斯抽采技术。采用FLAC3D数值模拟分析了工作面开采时上覆岩层裂隙演化规律,设计合理的抽采参数。现场应用结果表明：采用顶板大直径走向长钻孔抽采技术能对邻近层瓦斯进行有效拦截,解决上隅角瓦斯...
为了满足煤矿快速充填密闭的需要,研发了一种新型的无机发泡充填材料,以及相应的井下可移动式充填设备和充填工艺。该材料初凝时间为2~30 min,发泡倍数最高可达10倍,24h抗压强度不低于1.7 MPa。井下现场充填试验证明,该材料充填密闭墙速度快、成本低、密闭性能良好、工人劳动强度低,有很高的实用性和经济效益。
为了解决高瓦斯易自燃近距离特厚煤层上覆老空区在下部回采中浮煤自燃的问题,以杨村矿顶空回采工作面为研究对象,通过对采空区自然发火危险致因分析及防灭火技术研究,识别了采空区危险特征,提出了优化采空区注氮释放口位置,建立采空区层间漏风协调均压防治技术及上覆老空区多点预埋灌浆防火技术等综合防治技术。通过效果检验,上述综合技术在杨村...
围岩注浆的均匀程度严重影响锚注技术的支护效果,基于现有锚注工艺的技术缺陷,结合现场工作经验,对均布注浆技术进行了深入研究。提出均布注浆的技术原理,形成卸压槽和震动卸压2种激隙卸压技术,完善均布注浆体系,同时分析注浆中主要参数选择条件和依据,形成不同围岩特征条件下的均布注浆方案,通过工程实践验证了均布注浆的效果。
为了进一步查明阳泉煤业上社一矿回采工作面可能存在的隐伏陷落柱,基于矿井无线电波透视技术的原理,研究了上社一矿回采工作面的无线电波透视探测工艺和资料解释方法,采用0.5 MHz频率,对15105工作面进行了探测,结果表明：该技术能够准确地探测出回采工作面内直径在10 m以上的隐伏陷落柱,为工作面安全回采工作提供了可靠的物探资料。
井下逃生培训是煤矿安全教育的重要组成部分,对井下工作人员现场逃生有很大的指导意义。结合井下巷道的实际情况和系统的需要,确定巷道的当量长度和逃生速度,利用VSL编程实现Dijkstra算法在井下逃生培训系统中的应用。这不仅克服了Virtools自带BB模块无法实现最短路径算法的缺陷,而且极大的推动了最短路径算法在虚拟培训系统中的应用。
介绍一种坑道钻进用雾化发生器,主要将清水或添加表面活性剂的水生成50μm的微细雾粒,通过雾化腔组件运送到松软煤层钻进的孔底,从而实现孔内捕尘、孔口除尘、冷却钻具、防燃的目的,适用于中风压雾化钻进工艺。这是一种全新的结构紧凑,操作简单、使用方便的煤矿井下用的雾化发生器。
为了更加立体化、智能化、简单化进行煤矿注浆施工图形设计,方便快捷指导施工,对现有设计方案的研究重点进行充分分析和对当前设计过程中薄弱环节进行突破性尝试,依据JME与Java Fx并结合Swing设计了一套煤矿注浆三维模拟评价系统。系统充分利用了JME在三维数据处理方面的强大功能和Java Fx在二维桌面应用设计方面的自由高效的特点,形成了一套高...
针对现有监控分站将采集数据通过交换模块接入环网存在交换模块功能单一、协议转换实时性差和不能满足视频接入的问题,提出一种基于FPGA的煤矿井下多功能交换模块设计方案,实现RS485/CAN协议转换和视频传输。介绍了方案的硬件关键电路设计和软件总体架构、采用乒乓存储的方式解决了接口速率不匹配的问题、FPGA实现RS485/CAN和以太网协议相互转换...
为了揭示煤岩体动态力学性能,基于一维应力波理论,结合计算机技术、信号采集及滤波技术、新型传感器技术,研制了霍普金森压杆实验设备。霍普金森压杆实验设备主要包括4部分,电磁阀控制的动力系统,由子弹、输入杆、输出杆和吸收杆等组成的压杆系统,由子弹速度测试系统、输出杆和输入杆应变采集系统及数据处理分析等组成的测量记录系统,SHPB处理软...
结合巷道监测技术、激光测距原理与计算机数据处理技术,提出巷道全断面监测方法,并研制了围岩变形监测及可视化分析系统。该方法结合十字收敛测量法和极坐标测量法实现巷道全断面监测,在此基础上,借助现有的激光测距产品,研制巷道全断面激光测量仪测量围岩变形数据,开发配套可视化分析软件实现测量数据的智能化可视分析。最后,运用该系统进行了...
针对煤矿矿井瓦斯突出、瓦斯或粉尘爆炸、火灾等事故,设计了一种适用于井下远程灾区侦测系统。系统包括气动发射装置、环境侦测器、数据接收器、数据中继器。井下远程灾区侦测系统由气动发射装置将环境侦测器发射至井下灾区特定区域,环境侦测器将测量的灾区环境参数通过数据中继器上传至数据接收器。数据接收器可实时显示环境参数,同时能通过无...
煤矿井下环境特殊,受限的多径衰落无线信道对跟踪技术提出了极大的挑战。提出了指纹匹配和卡尔曼滤波相结合的井下跟踪算法。首先利用卡尔曼-均值滤波器对采样RSSI值进行去噪等处理,然后执行指纹匹配算法得到观测点处的位置坐标作为跟踪中的观测值,并与真实值估算出井下观测噪声方差,最后采用改进的卡尔曼滤波算法跟踪目标运动轨迹。试验结果表...
针对我国煤矿面临的冲击地压灾害,提出高地应力煤层大直径卸压防突钻孔技术。分析高地应力煤层钻孔的卸压防突机理。对比现有煤层钻孔施工技术,选择适合高地应力煤层的空气钻进工艺,确定供风方式,给出风量、风压等参数的计算方法,研制具有辅助排渣功能的高强度大通径宽翼片螺旋钻杆。在高地应力矿区进行了现场试验,对比了井下管路系统压风与移动...
东峡煤矿37220-2工作面存在煤层倾角大、厚度大等复杂地质条件,工作面切眼施工、支护难度较大,采用反井钻机导孔与倾斜段切眼扩掘工艺试验及高强度锚网索辅以抬棚联合支护方式。结果表明：该施工技术效率高、安全可靠、劳动强度低、工程质量好,且支护效果可靠,实现了工作面的快速安全贯通。
为了研究煤对H2S的吸附性及其影响因素,采集了气煤、瘦煤、无烟煤3个不同煤级的8个煤样品,进行了压汞试验和平衡水条件下的等温吸附试验。结果表明：煤对H2S的吸附等温线符合朗缪尔吸附模型,其等温吸附过程呈现快速上升、缓慢上升、吸附平衡3个阶段;较小孔隙（过渡孔和微孔）所占百分比越大、煤变质程度越高以及压力越大,煤对H2S的吸附越有利。
为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性,运用粗糙集方法对突出多因素原始数据集进行约简,并提取核心判别指标。利用集对理论将核心多指标因素综合应用1个具体的集对联系度模型表达出来,通过熵权计算法确定各指标权重,结合聚类分析法,计算预测系统联系度之间的同异反距离,按照模式识别的＂择近原则＂,来辨别待测样本所属的类别。以砚石台矿区为例,模...
平煤十矿构造控制瓦斯及其灾害特征明显,以此为例,进行典型瓦斯主控构造特征和分析。原十一矿逆断层及其反冲断层控制了平煤十矿的瓦斯分带和瓦斯灾害分布,是平煤十矿瓦斯主控构造。通过大量实际生产工作面瓦斯涌出量数据统计,按构造控制区域将十矿划分为4个单元,浅部低瓦斯区工作面相对涌出量为1.59 m3/t,十矿向斜高瓦斯区工作面相对涌出量为16...
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